王小維 王建超

（1.常州市測(cè)繪院,江蘇 常州 213003;2.常州市不動(dòng)產(chǎn)登記交易中心武進(jìn)分中心,江蘇 常州 213000）

0.引言

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力飛速提升，不動(dòng)產(chǎn)種類(lèi)與數(shù)量劇增，為不動(dòng)產(chǎn)登記帶來(lái)難度。原有不動(dòng)產(chǎn)登記制度存在較多問(wèn)題，如權(quán)利人辦理不動(dòng)產(chǎn)登記、注銷(xiāo)、抵押等業(yè)務(wù)時(shí)，需到多個(gè)部門(mén)辦理手續(xù)，過(guò)程較為繁瑣，不但耗費(fèi)大量人力、物力，也導(dǎo)致不動(dòng)產(chǎn)管理效率低下，不利于國(guó)家對(duì)不動(dòng)產(chǎn)的管理。另外，也存在權(quán)屬不明、重復(fù)登記、交易隱患較多等問(wèn)題。而國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家具有較為完善的不動(dòng)產(chǎn)登記制度與相應(yīng)的法律法規(guī)，且很多國(guó)家已開(kāi)始著手推動(dòng)三維不動(dòng)產(chǎn)的建立。作為處于高速發(fā)展階段的中國(guó)，也需對(duì)自身不動(dòng)產(chǎn)管理制度及法律法規(guī)進(jìn)行完善。

不動(dòng)產(chǎn)登記有助于滿(mǎn)足社會(huì)需求，提升政府部門(mén)工作效率。但不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)源較廣、規(guī)模較大，其正確性與完整性無(wú)法保證，且缺乏統(tǒng)一的不動(dòng)產(chǎn)單元表達(dá)形式，為不動(dòng)產(chǎn)的登記與管理工作帶來(lái)壓力。為加快不動(dòng)產(chǎn)登記工作效率，構(gòu)建統(tǒng)一的不動(dòng)產(chǎn)單元表達(dá)模型勢(shì)在必行[1]。傾斜攝影三維建模技術(shù)能夠在極短時(shí)間內(nèi)獲取目標(biāo)影像數(shù)據(jù)，直觀展示要表達(dá)的信息，已被廣泛應(yīng)用于軍事、考古等領(lǐng)域。為簡(jiǎn)化不動(dòng)產(chǎn)單元表達(dá)形式，滿(mǎn)足現(xiàn)今多種類(lèi)、多數(shù)量不動(dòng)產(chǎn)登記及其管理需求，本文提出基于傾斜攝影三維建模的不動(dòng)產(chǎn)單元表達(dá)模型研究。

1.不動(dòng)產(chǎn)單元表達(dá)模型研究

1.1 不動(dòng)產(chǎn)單元?jiǎng)澐峙c編碼

對(duì)不動(dòng)產(chǎn)單元進(jìn)行簡(jiǎn)明、精確表達(dá)，首要任務(wù)是劃分與編碼不動(dòng)產(chǎn)單元，具體過(guò)程如下：

從本質(zhì)角度出發(fā)，將不動(dòng)產(chǎn)單元定義為具有封閉界線與使用價(jià)值的獨(dú)立空間，其判定條件：（1）地理空間唯一性，可以利用測(cè)量手段獲得不動(dòng)產(chǎn)單元的位置信息；（2）權(quán)屬界線固定性，確定土地使用權(quán)的范圍；（3）使用價(jià)值實(shí)際性，此條件主要針對(duì)不動(dòng)產(chǎn)權(quán)利人[2]。

基于上述分析，將不動(dòng)產(chǎn)單元?jiǎng)澐譃閮纱箢?lèi)，分別為單一實(shí)體組合與多實(shí)體組合的不動(dòng)產(chǎn)單元。其中，單一實(shí)體組合的不動(dòng)產(chǎn)單元指純土地，無(wú)構(gòu)筑物、建筑物等其他設(shè)施。此種類(lèi)別的不動(dòng)產(chǎn)單元組成成分較簡(jiǎn)單，具有相對(duì)明確的空間位置及權(quán)利人信息，是一個(gè)三維權(quán)利空間；多實(shí)體組合的不動(dòng)產(chǎn)單元是指純土地及其地上其他附著物。常規(guī)情況下，指的是房地一體的不動(dòng)產(chǎn)單元，內(nèi)、外部之間存在著一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系與空間拓?fù)潢P(guān)系。

在不動(dòng)產(chǎn)單元的登記與管理過(guò)程中，需對(duì)每個(gè)不動(dòng)產(chǎn)單元進(jìn)行編碼。編碼原理為：以宗地為核心，利用宗地定位到垂直空間的其他物體，使不同不動(dòng)產(chǎn)單元具有統(tǒng)一的編碼形式，為不動(dòng)產(chǎn)單元的登記及管理提供便利[3]。

依據(jù)研究?jī)?nèi)容，將不動(dòng)產(chǎn)單元編碼位數(shù)設(shè)置為28，層數(shù)設(shè)置為8，其結(jié)構(gòu)（如圖1所示）：

圖1 不動(dòng)產(chǎn)單元編碼結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)圖1可知：不動(dòng)產(chǎn)單元編碼第一層代碼為6位，取值范圍為000001～999999；第二層代碼為3位，取值范圍為000~999，地籍區(qū)代碼編制原則為自上而下及自左而右；第三層代碼為3位，取值范圍和編碼原則與第二層保持一致；第四層代碼為2位，取值范圍為AA~ZZ，每位編碼代表的含義均不同，具體（如表1所示）：

表1 宗地特征碼含義表

第五層代碼為5位，取值范圍與第一層保持一致；第六層代碼為2位，取值范圍為A~Z，每位編碼代表含義均不同，具體（如表2所示）：

表2 附著物代碼含義表

第七層代碼為8位，取值范圍為00000000~99999999，前4位代表邏輯幢代碼，后4位代表戶(hù)代碼[4]。

通過(guò)上述過(guò)程完成不動(dòng)產(chǎn)單元的劃分與編碼，并對(duì)編碼中的代碼進(jìn)行深入地分析與解釋?zhuān)瑸楹罄m(xù)不動(dòng)產(chǎn)單元表達(dá)模型的構(gòu)建打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.2 三維不動(dòng)產(chǎn)單元邊界信息提取

為確定不動(dòng)產(chǎn)單元的權(quán)屬邊界，通過(guò)傾斜攝影技術(shù)獲取不動(dòng)產(chǎn)單元圖像，以此為基礎(chǔ)，提取不動(dòng)產(chǎn)單元的三維邊界信息。相較于傳統(tǒng)攝影技術(shù)，傾斜攝影技術(shù)能在多個(gè)方位觀察不動(dòng)產(chǎn)單元，獲取目標(biāo)的多方位信息，為后續(xù)三維不動(dòng)產(chǎn)單元實(shí)體的創(chuàng)建提供支撐。

基于傾斜攝影技術(shù)獲得的不動(dòng)產(chǎn)單元圖像較多，且順序較為混亂，很難對(duì)不動(dòng)產(chǎn)單元邊界進(jìn)行找尋及其提取。因此，構(gòu)建貼片模型對(duì)不動(dòng)產(chǎn)單元圖像進(jìn)行匹配與聚簇。貼片模型實(shí)質(zhì)為矩形平面，具有中心點(diǎn)、單位法向量與半徑，可為不動(dòng)產(chǎn)單元圖像匹配及其聚簇提供依據(jù)[5]。

在圖像匹配過(guò)程中，需滿(mǎn)足光度一致性要求。采用共軛梯度算法計(jì)算光度最佳數(shù)值，計(jì)算公式如式（1）所示：

常規(guī)情況下，貼片模型p的可見(jiàn)度主要由T（p）與S（p）決定，S（p）是參照?qǐng)D像集的子集。因此，以式（1）得到的光度最佳數(shù)值為基礎(chǔ)，確定S（p）的初始估計(jì)值，表達(dá)式如式（2）所示：

式（2）中，α0為稀疏不動(dòng)產(chǎn)單元圖像匹配閾值，取值范圍為[1,10]。

稀疏匹配后的不動(dòng)產(chǎn)單元圖像較為緊密，故以深度圖像閾值為基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行膨脹處理，獲取新的S（p）估計(jì)值，表達(dá)式如式（3）所示：

式（3）中，S′（p）為S（p）的新估計(jì)值；d1（p）為不動(dòng)產(chǎn)單元圖像I中貼片模型p的中心深度；d1（i，j）為圖像I和貼片模型p中（i，j）圖像塊的深度；ρ1為S（p）更新的輔助參數(shù)。

以式（3）結(jié)果為依據(jù)，估計(jì)T（p）數(shù)值，表達(dá)式如式（4）所示：

式（4）中，α1為T(mén)（p）數(shù)值估計(jì)的閾值，取值范圍為[2,7]。

按照估計(jì)的T（p）與S′（p）調(diào)整貼片模型p，以此獲得最佳圖像匹配與聚簇結(jié)果。將匹配與聚簇后的不動(dòng)產(chǎn)單元圖像整合為集合A，并將圖像坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)，方便后續(xù)邊界信息的找尋與提取。依據(jù)不動(dòng)產(chǎn)單元表達(dá)模型構(gòu)建需求，制定三維不動(dòng)產(chǎn)單元邊界信息提取程序。

A.Count為集合A中的像素點(diǎn)數(shù)量；Pi為集合A的極值點(diǎn)，記為P1={Pw,Pn,Pg,Ps}，是不動(dòng)產(chǎn)單元邊界信息的初始搜索基準(zhǔn)點(diǎn)。通過(guò)不斷迭代反復(fù)，搜索完畢輸出的Bw,Bn,Bg,Bs為不動(dòng)產(chǎn)單元的邊界點(diǎn)。

通過(guò)上述過(guò)程完成不動(dòng)產(chǎn)單元邊界信息的提取，為后續(xù)三維不動(dòng)產(chǎn)單元實(shí)體創(chuàng)建提供精確數(shù)據(jù)。

1.3 三維不動(dòng)產(chǎn)單元實(shí)體創(chuàng)建

以上述提取的三維不動(dòng)產(chǎn)單元邊界信息為依據(jù)，創(chuàng)建三維不動(dòng)產(chǎn)單元實(shí)體，清晰顯示不動(dòng)產(chǎn)單元信息，為最終不動(dòng)產(chǎn)單元的表達(dá)做準(zhǔn)備。

三維不動(dòng)產(chǎn)單元實(shí)體創(chuàng)建流程（如圖2所示）：

圖2 三維不動(dòng)產(chǎn)單元實(shí)體創(chuàng)建流程圖

由圖2可知：三維不動(dòng)產(chǎn)單元實(shí)體創(chuàng)建特點(diǎn)如下：

（1）三維實(shí)體細(xì)節(jié)豐富、要素全面、定位精度高，滿(mǎn)足現(xiàn)今不動(dòng)產(chǎn)單元1∶1000測(cè)圖需求；

（2）三維實(shí)體可多角度展示不動(dòng)產(chǎn)單元的空間信息，構(gòu)建真實(shí)的不動(dòng)產(chǎn)單元三維布局；

（3）三維實(shí)體紋理特征較真實(shí)，構(gòu)建周?chē)^短，效率較高。

1.4 三維不動(dòng)產(chǎn)單元表達(dá)的實(shí)現(xiàn)

以創(chuàng)建的三維不動(dòng)產(chǎn)單元實(shí)體為基礎(chǔ)，以空間“點(diǎn)”為基礎(chǔ)，以節(jié)點(diǎn)、弧段、面片為拓?fù)湟兀瑯?gòu)建三維不動(dòng)產(chǎn)單元表達(dá)模型，具體（如圖3所示）：

圖3 三維不動(dòng)產(chǎn)單元表達(dá)模型示意圖

由圖3可知：相對(duì)于其他表達(dá)模型，構(gòu)建的三維不動(dòng)產(chǎn)單元表達(dá)模型突出了權(quán)利空間的表達(dá)，并對(duì)不動(dòng)產(chǎn)單元的權(quán)屬邊界進(jìn)行清晰界定，為不動(dòng)產(chǎn)單元的登記與管理提供有效支撐，也為傾斜攝影三維建模技術(shù)的應(yīng)用提供了借鑒。

2.試驗(yàn)與結(jié)果分析

2.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備階段

為驗(yàn)證構(gòu)建模型的應(yīng)用性能，選取基于全球剖分網(wǎng)格的不動(dòng)產(chǎn)編碼研究作為對(duì)比模型，設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)準(zhǔn)備階段是驗(yàn)證構(gòu)建模型性能的關(guān)鍵。此研究依據(jù)試驗(yàn)需求，對(duì)傾斜攝影三維建模技術(shù)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)設(shè)置，具體如下：

在傾斜攝影三維建模技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，參數(shù)之間差別較大，且不同參數(shù)對(duì)獲取圖像性能的影響程度不同。根據(jù)已有文獻(xiàn)研究成果可知，相機(jī)傾角與航高是影響圖像分辨率的主要參數(shù)，在試驗(yàn)準(zhǔn)備階段需對(duì)其最佳參數(shù)進(jìn)行確定。相機(jī)傾角、航高與分辨率之間關(guān)系（如圖4所示）：

圖4 相機(jī)傾角、航高與分辨率關(guān)系示意圖

由圖4可知：隨著相機(jī)傾角、航高的增加，列向垂直分辨率呈逐漸下降趨勢(shì)，列向水平分辨率呈逐漸上漲趨勢(shì)。當(dāng)相機(jī)傾角取值為41o，航高取值為180m時(shí)，獲取圖像的分辨率達(dá)到最佳，由此確定最佳相機(jī)傾角參數(shù)與航高參數(shù)，為后續(xù)試驗(yàn)提供精確的數(shù)據(jù)支撐。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

以試驗(yàn)準(zhǔn)備階段確定的最佳參數(shù)為依據(jù)，選取三維不動(dòng)產(chǎn)單元實(shí)體建模誤差與三維信息表達(dá)完整率作為構(gòu)建模型性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)。其中，三維不動(dòng)產(chǎn)單元實(shí)體建模誤差計(jì)算式如式（5）所示：

式（5）中，m為三維不動(dòng)產(chǎn)單元實(shí)體建模的總體誤差；mx與my分別為x軸、y軸方向的誤差；Δx與Δy分別為x軸、y軸方向的單位誤差。

通過(guò)試驗(yàn)獲得三維不動(dòng)產(chǎn)單元實(shí)體建模誤差數(shù)據(jù)（如表3所示）：

由表3可知：相較于對(duì)比模型，應(yīng)用構(gòu)建模型獲得的三維不動(dòng)產(chǎn)單元實(shí)體建模誤差較小，表明構(gòu)建模型建模精度更高。

表3 三維不動(dòng)產(chǎn)單元實(shí)體建模誤差數(shù)據(jù)表單位：m

三維信息表達(dá)完整率也是反映構(gòu)建模型應(yīng)用性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一。常規(guī)情況下，三維信息表達(dá)完整率數(shù)值越大，說(shuō)明表達(dá)模型越全面；反之，三維信息表達(dá)完整率數(shù)值越小，說(shuō)明表達(dá)模型較片面。

通過(guò)試驗(yàn)獲得三維信息表達(dá)完整率數(shù)據(jù)（如圖5所示）：

圖5 三維信息表達(dá)完整率數(shù)據(jù)圖

由圖5可知：相較于對(duì)比模型，應(yīng)用構(gòu)建模型獲得的三維信息表達(dá)完整率數(shù)值更大，表明構(gòu)建模型表達(dá)更全面。

上述試驗(yàn)結(jié)果表明：相較于對(duì)比模型，應(yīng)用構(gòu)建模型獲得的三維不動(dòng)產(chǎn)單元實(shí)體建模誤差較小，三維信息表達(dá)完整率數(shù)值較大，充分證實(shí)了構(gòu)建模型具有更好的不動(dòng)產(chǎn)單元表達(dá)效果。

3.結(jié)束語(yǔ)

研究應(yīng)用傾斜攝影技術(shù)獲取不動(dòng)產(chǎn)單元圖像，以此為基礎(chǔ)創(chuàng)建三維不動(dòng)產(chǎn)單元實(shí)體，構(gòu)建新的不動(dòng)產(chǎn)單元表達(dá)模型，極大減少了三維不動(dòng)產(chǎn)單元實(shí)體建模誤差，提升了三維信息表達(dá)完整率，為不動(dòng)產(chǎn)單元的登記與管理提供更便利的方式，也為不動(dòng)產(chǎn)單元建模研究提供借鑒。